2015年のことでした。私が洋書屋を散策しておりますと、光り輝くように見える一冊の本がございました。手に取ると、その表紙には私の知らない言葉が書かれておりました。それがコネクトームとの出会いでした（注1）。2012年に発刊された本であり、私は3年遅れでそれを入手したことになります。読み進めるうちに「世の中はこんなに進んでいたのか」と、強い絶望感に襲われたことを昨日のことのように思い出します。

コネクトームとは：脳の全配線図がもたらす革新

「ゲノム」という言葉は、遺伝子関係の報道などでよく使われます。これは「遺伝子のすべての情報」を意味する言葉です： 遺伝子（gene）の情報のすべて（-ome）だから「Genome（ゲノム）」であり、これを研究する学問をゲノミクスといいます。一方，生命活動を支えるタンパク質の その網羅的な情報はプロテオームと呼ばれ，これをめぐる学問がプロテオミクスといいます．そして，脳神経のすべての配線情報はコネクトームと呼ばれ，その学問はコネクトミクスと称されます．

用語	意味	学問名
ゲノム	遺伝子の全情報	ゲノミクス
プロテオーム	タンパク質の全情報	プロテオミクス
コネクトーム	神経の全配線情報	コネクトミクス

 ネクトームは、脳内における神経細胞の複雑な全配線 を指す言葉です。そして，この網羅的な配線図を解析することで、脳の機能を解明しようとする試みが進んでいます。

コネクトーム研究の歴史とヒト脳の圧倒的な複雑さ

1989年に、C. elegans という体長1mmほどの線虫（ミミズのご先祖様のような動物…）において、302個の神経細胞の全配線が解明されました（注2）。これがコネクトーム研究の始まりとされています。しかし、ヒトの場合はこれほど簡単ではありません。

ヒトの脳には約1,500億個もの神経細胞が詰まっており、それぞれの神経は数千から1万個もの他の神経とつながっています。わずか302個の神経しか持たない線虫の解析にさえ 15年以上の歳月を要したことを考えると、ヒトの全解析は量子コンピューターを駆使しても数十年かかるほどの大事業になることでしょう。そして，もし完遂されるならば、ヒトゲノム解析さえも霞んで見えるほどの成果となるはずです。

脳の配線はどのように形成されるのか

私が大学院時代に所属していた京都府立医科大学の神経生理学教室（元 外山研）では、マウスの脳が形作られる際、どの神経同士がつながるかは 部位ごとに予め決まっている ことを研究で実証されました（注3）。つまり，神経は自分が繋がるべき相手を自ら探し出し、正しい接続を作り上げ、不要な接続を排除することで、極めて精密な配線網を構築していることが分かったのです。

もしも この神経の配線が正しく設定されなければ、重大な支障をきたすことでしょう。例えば、視覚を伝える視神経が左右の脳に正しく分配されなければ、私たちは世界の形を左右反転に認識し，脳内は混乱に陥ることでしょう。

神経配線の異常が招く疾患：コネクトパチー

脳出血や脳梗塞のように、脳の構造が大きく破壊される病気であれば、MRIやCT検査で容易に診断がつきます。しかし、脳の形に大きな変化がなくても、ごく微細な神経配線の破綻 によって深刻な症状が出る場合があります。その代表例がパーキンソン病です。

パーキンソン病は 脳内の「黒質」の「緻密部」にあるドパミン作動性神経が脱落する病気ですが、失われる細胞数は脳全体のわずか0.0005％程度に過ぎません（注4）。そのため、脳の形がほとんど変わらず，通常のCTやMRIでは異常を見つけることが困難です。しかし、特定の神経経路が途絶えることで発症する病気ですので、これはまさにコネクトパチー（神経配線の異常による病気）と呼ぶことができます。現在では SPECT (DaTSCAN) という特殊な画像検査で この配線異常を客観的に類推することができます。

 

精神科領域におけるコネクトーム研究のインパクト

近年の研究により、これまで「心の病」とされ、脳の形態に異常はないと考えられてきた精神疾患においても、神経配線の異常が深く関与していることが分かってきました。多くの疾患で、特定の部位間における接続の過剰や低下が指摘されています。

疾患名	コネクトームの主な異常
統合失調症	聴覚野と大脳深部（淡蒼球）の過剰接続、前頭葉の接続低下
自閉スペクトラム症（ASD）	近距離の配線が過剰になり、遠距離の配線が減少
双極性障害	大脳コネクトームの脆弱化（特に視床傍室核の神経脱落）
ADHD（注意欠如・多動症）	脳内の一部のコネクトームが低下

 

21世紀の神経科学が目指す未来

コネクトームの異常が精神疾患の原因なのか，あるいは結果なのかについては、まだまだ議論の途上です。しかし、精神疾患の多くが超微細な形態的・機能的異常を伴う「脳の病気」である可能性は低くないと考えられます。好むと好まざるにかかわらず，今後の精神科臨床，たとえば 診断や治療に大きく影響していくかもしれません。

かつての精神医学は哲学的思考・発想の影響が強かったように思います。しかし，これからはコネクトミクスを避けて通ることはできなくなるのではないでしょうか。かつて 元京都大学教授の亀山正邦先生は「これからの神経研究はサブミクロとサブマクロだ」と仰ったそうです。サブミクロをゲノミクス・プロテオミクス，サブマクロをコネクトミクスと読み替えますと，臓器としての脳と，コンテンツとしての精神の境界を越え，発展していくこれからの神経科学の進展を予言しているように思います。当院では最新の知見を取り入れながら、内科，神経内科，精神科の壁を越えて 日々の診療に活用していきたいと思います。

  ＊本記事の内容は 最新の科学成果を参照しておりますが，多分に私 個人の考察が含まれています．進化し続ける脳科学の一つの解釈として、お読みいただければ幸いです。

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注釈および参考文献

• 注1：Sporns O. "Discovering the Human Connectome." MIT Press 2012.    セバスチャン・スン著『コネクトーム』草思社 も 参考になります．Spons 先生とは異なるアプローチが興味深いです．

• 注2：White JG et al. Phil. Trans. R. Soc.  Lond. B 1986;314:1-340.
• 注3：Yamamoto N, et al. Journal of Neuroscience. 1989;9:3560-3579.
• 注4：拡散テンソルMRIを用い， Yoshikawaらが世界で初めてパーキンソン病の微細な変化をMRIで捉えることに成功しました（JNNP 2004）． 拡散 MRIは 現在も日々の脳神経疾患の診断やコネクトーム研究に貢献しています。
• 参考図書：講談社ブルーバックス『「心の病」の脳科学』『「心の不調」の脳科学』